随着社会经济的不断发展，环境污染问题已成为人们关注的焦点。联合国环境规划署的《2021年度报告》指出，全球每年近200万人死于水、土壤和化学品等污染。环境污染对人类社会和自然环境都有着重要的影响。为有效地控制和治理污染源，实现环境污染物的实时监测以准确掌握环境变化是必要的。在工业生产中广泛存在的一些有机污染物和重金属离子，如苯二酚和汞（Hg2+）等，未加处理后的大量排放都将严重污染着环境。苯二酚类小分子有机物，包括对苯二酚（HQ）、儿茶酚（CC）和间苯二酚（RC），由于其低降解率和高毒性等特点易对环境和人体健康造成极其严重的危害。人体摄入过量的HQ、CC或RC将会引起一系列的疾病，包括疲劳、心动过速、肝功能病变，甚至肾功能损伤等。同样，重金属离子Hg2+被摄入人体后可通过甲基化作用生成高脂溶性、高毒性的甲基汞，并通过血脑屏障在大脑中蓄积，最终引起神经系统疾病，如痉挛和癫痫。因此，开发简单、便捷的分析方法实现水中苯二酚和汞的痕量检测，进而减少这两种污染物对环境和人体健康的危害非常重要。

近日，课题组研究生梁娜在Journal of Hazardous Materials期刊发表题为Promoting sensitive colorimetric detection of water pollutants via ZIF-8 dispersion enhanced oxidase-mimicking activity of MnO2 nanozyme的学术论文。这项工作中，提出了一种通过构建沸石咪唑框架（ZIF-8）分散的二维锰基纳米酶的方法来实现氧化酶样活性调节改善的策略，并开发了基于氧化锰纳米酶针对苯二酚和Hg2+的灵敏比色检测方法。采用ZIF-8作为分散介质，利用其独特的形态优势以及促进分散的能力，提高氧化锰纳米片的分散性和稳定性，暴露出更多的金属催化活性位点，进而提高其氧化酶样活性。在室温下合成了MnO2(1)、MnO2(2)和Mn3O4三种锰氧化物纳米片以及采用原位生长的方法合成了相应的ZIF-8分散的纳米复合材料ZIF-8@MnO2(1)、ZIF-8@MnO2(2)和ZIF-8@Mn3O4。利用催化3,3',5,5'-四甲基联苯胺（TMB）的比色法，比较了上述纳米复合材料的氧化酶模拟活性。Michaelis-Menton常数的测量结果表明，ZIF-8@MnO2(1)表现出良好的底物亲和力和最快的反应速率，证明纳米材料的表面积和晶格缺陷对活性氧的生成非常重要。同时，二维氧化锰纳米酶的氧化酶活性的提高来自于ZIF-8与氧化锰之间的 "Mn-N "键的形成和ZIF-8对氧化锰纳米片的分散效应。基于苯二酚中具有还原性的酚羟基能够抑制TMB催化氧化的比色实验，ZIF-8@MnO2(1)被利用于苯二酚等微量有机环境污染物的检测。同时，结合半胱氨酸（Cys）优异的活性氧（ROS）清除特性和巯基（-SH）与Hg2+的结合能力，成功实现了对微量Hg2+的快速比色检测。此外，在工业污水中检测酚类污染物和在河水中检测Hg2+的相应检测中也获得了满意结果。本研究不仅使人们对纳米酶的分散性和酶类活性之间的关系有了更好的理解，而且为利用纳米酶检测环境污染物提供了一种通用方法。

编辑：梁  娜

审核：孔维恒